变形模量Ev2和动态变形模量Evd试验.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流变形模量Ev2和动态变形模量Evd试验.精品文档.变形模量Ev2和动态变形模量Evd试验操作培训与技术交流资料编 写:张千里电 话:010-51849485,13910822180E-mail: zhql2006年1月目 录一、客运专线无碴轨道铁路设计指南(路基部分)二、变形模量Ev2测试原理与操作要点三、变形模量Ev2测试仪AX01使用说明四、动态变形模量Evd测试原理与操作要点五、动态变形模量Evd测试仪ZFG使用说明六、地基系数K30与变形模量Ev及动态变形模量Evd的测试与对比一、客运专线无碴轨道铁路设计指南(路基部分)2术 语变形模
2、量Ev2:由平板荷载试验第二次加载测得的土体变形模量。动态变形模量Evd:由落锤冲击施加一定大小和作用时间荷载的平板试验测得的土体变形模量。工后沉降:在铺轨工程完成以后,基础设施产生的沉降量。差异沉降:在铺轨工程完成以后,路桥或路隧连接处的沉降差。折角:在铺轨工程完成以后,路基与桥梁或隧道间由于过渡段沉降造成的弯折角度。4 路基4.1 一般规定4.1.1 路基工程应按土工结构物进行设计,其地基处理、路堤填筑、边坡支挡防护以及排水设施等必须具有足够的强度、稳定性和耐久性,确保列车高速、安全和平稳运行。4.1.2 路基工程应避免高填、深挖、长路堑和高大挡土墙。路堤高度原则上应大于基床厚度。一般路堤
3、填土高度不宜超过8m。4.1.3 路基工程勘察应查明地基地质状态和填料的工程性质,为地基和路基结构物的变形状态评价提供必要的地质资料。地质勘察横断面沿线路方向间距不大于50m,横断面上的地质点不应少于3个。过渡段或地质地形复杂地段应适当加密,并应在横断面之间作物探检查。4.1.4土质地基路基均应进行工后沉降分析。路基在无碴轨道铺设完成后的工后沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降一般不应超过扣件允许的沉降调高量15mm;长度大于20m沉降比较均匀的路基,允许的最大工后沉降量为30mm,并且调整轨面高程后的竖曲线半径应能满足下列要求:式中:轨面圆顺的竖曲线半径,m; 设计最高速度,k
4、m/h。路桥或路隧交界处的差异沉降不应大于5mm,过渡段沉降造成的路基与桥梁或隧道的折角不应大于1/1000。4.1.5无碴轨道路堤填筑后,应对路基沉降进行系统的观测与分析评估,观测断面沿线路方向的间距一般不大于50m,过渡段和地形地质条件变化较大的地段应适当加密。在路基完成或施加预压荷载后应有618个月的观测和调整期,分析评估沉降稳定满足要求后方可铺设无碴轨道。4.1.6地质复杂、工后沉降难以控制或地下水位较高、路基易产生冻害和存在其他不稳定因素的路基区段,不宜铺设无碴轨道。4.2 路基标准横断面4.2.1 路基横断面宽度和布置型式的设计应根据线间距、轨道结构型式、曲线超高设置、路肩宽度、通
5、信信号和电力电缆槽布置、接触网支柱基础位置、声屏障基础等因素来确定,并应综合考虑路基防排水问题。4.2.2 直线地段路基标准横断面如图4.2.2所示。路基面宽度可参照表4.2.2的规定。 表4.2.2 路基面宽度设计最高速(km/h)线间距(m)路基面宽度单线(m)双线(m)2004.48.613.02504.68.613.23004.88.613.43505.08.613.6注:路基面宽度为接触网支柱内侧距线路中心3.0m、通信信号电缆槽设置于路肩上时的宽度。4.2.3 直线地段路基面形状为梯形,混凝土支承层基础边缘以外设4%的横向排水坡。路基基床底层顶面及基床下路基面自中心向两侧设4%的横
6、向排水坡。4.2.4 无碴轨道路基一般不考虑曲线加宽,当轨道结构和接触网支柱等设施的设置有特殊要求时,根据具体情况计算确定。4.2.5正线区间路肩范围内设置的其它附属工程,包括接触网支柱基础,电力、通信、信号电缆槽及声屏障基础等不得影响路基的稳定和排水。图4.2.2 双线路基路堤和路堑(土质、软质岩、强风化硬质岩)横断面示意图4.3 基 床4.3.1 路基基床由表层与底层组成。表层厚度与无碴轨道的混凝土支承层或混凝土底座的总厚度不应小于0.7m,底层厚度为2.3m。混凝土支承层或混凝土底座以外的路基面应设防排水层,采用厚510cm沥青混凝土或C25混凝土。4.3.2 基床表层采用级配碎石,材料
7、规格应符合客运专线基床表层级配碎石暂行技术条件的要求,其压实标准应符合表 4.3.2的规定。表 4.3.2 基床表层级配碎石压实标准填 料压 实 标 准地基系数K3(MPa/m)变形模量Ev2(MPa)动态变形模量Evd(MPa)孔隙率n级配碎石1901205018%4.3.3 基床底层采用A、B组填料或改良土,其压实标准应符合表4.3.3的规定。表 4.3.3 基床底层压实标准填 料压实标准改良细粒土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土A、B组填料及改良土地基系数K30(MPa/m)110130150变形模量Ev2(MPa)606060动态变形模量Evd(MPa)353535压实系数K0.95孔隙率
8、n28%28%注:1 压实系数K为重型击实标准(以下同);2改良土压实标准:当采用物理方法改良时,应符合本表规定;当采用化学方法改良时,除符合本表规定外,还应满足设计提出的技术要求。4.4 基床以下路堤及地基4.4.1 基床以下路堤应优先选用A、B组填料和C组的块石、碎石、砾石类填料。当选用C组细粒土填料时,应根据土源性质进行改良后填筑。其压实标准应符合表4.4.1的规定。表4.4.1 基床以下路堤填料及压实标准填 料压实标准细粒土改良土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土A、B、C组 (不含细粒土、粉砂及易风化软质岩块石土) 填料及改良土地基系数K30MPa/m)90110130变形模量Ev2(MP
9、a)454545压实系数K0.92孔隙率n31%31%注:改良土压实标准:当采用物理改良方法时,应符合本表规定;当采用化学改良方法时,除符合本表规定外,还应满足设计提出的技术要求。4.4.2 高度小于基床厚度的路堤,基床表层应满足4.3.2的要求;基床底层范围的土质和压实标准不满足4.3.3的要求时,应作处理。4.4.3 地基处理措施应结合路基所处的位置和环境、地质条件、工后沉降量计算值、工期等因素综合确定。4.4.4 软土路堤在填筑过程中,必须控制填土速率。控制标准为:路堤中心地面沉降速率每昼夜不得大于10mm,坡脚水平位移速率每昼夜不得大于5mm。4.4.5 软土和松软土等不良地基应结合工
10、程施工,选择代表性地段提前修筑试验路堤,以检验设计、指导施工。4.5 路 堑4.5.1 软质岩、强风化硬质岩及土质路堑地段,基床表层应满足4.3.2的要求;处于基床底层范围内的土质及压实标准不满足4.3.3的要求时,应作处理。4.5.2 不易风化的硬质岩路堑的岩石面作成4.2.3中要求的形状,对凹凸不平处应以强度不小于C25的混凝土填平。4.6 过渡段4.6.1路基与桥台之间过渡段,应满足以下要求:1填方桥台桥台台尾路基为路堤时,桥路过渡段一般采用图4.6.1所示的方案。需要时,根据情况设置钢筋混凝土搭板。过渡段的正梯形部分采用水泥稳定级配碎石(掺35%水泥),其后设置一段倒梯形的过渡段,采用
11、A、B组填料。过渡段基床表层以下填料的压实标准应满足表4.3.3的规定。过渡段总长度不小于4倍桥台后路堤高度,且不得小于20m。过渡段范围内的基床表层级配碎石掺35%水泥。图4.6.1 填方桥台的桥路过渡段纵断面示意图2挖方桥台桥台台尾路基为软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑时,桥路过渡段采用混凝土与级配碎石过渡,长度不小于20m。在过渡段以外20m范围内的基床表层级配碎石掺35%水泥。桥台台尾路基为硬质岩路堑时,桥台基坑采取混凝土回填。4.6.2 路基与涵洞过渡段应满足以下要求:1当涵洞顶部至路基面的高度h2.0m时,应在涵洞侧面设置水泥稳定级配碎石(掺35%水泥)过渡段,过渡段范围内的基床表
12、层级配碎石掺35%水泥。2当涵洞顶部至路基面的高度0.7mh2.0m时,参照填方桥路过渡段方式,采用两次过渡方案,在涵洞顶面及两侧设置正梯形的水泥稳定级配碎石(掺35%水泥)过渡段,再延伸设置一段倒梯形过渡段,采用A、B组填料。过渡段基床表层以下填料的压实标准应满足表4.3.3的规定。过渡段范围内的基床表层级配碎石掺35%水泥,如图4.6.2。过渡段总长度不小于4倍路堤高度,且不得小于20m。图4.6.2 涵路过渡段纵断面示意图4.6.3路堑与隧道过渡段土质、软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接处,在路堑基床范围内设置过渡段,采取混凝土与级配碎石厚度渐变过渡。4.6.4路堤与路堑过渡段路堤与路堑
13、连接处应设置过渡段。路堤与硬质岩路堑连接处过渡段采用水泥稳定级配碎石(掺加35%水泥)填筑;路堤与土质及软质岩路堑连接处采用台阶方式过渡并回填与路堤相同的填料,压实标准应符合表4.3.3的规定。台阶顶部应设置横向排水盲沟。过渡段范围内的基床表层级配碎石掺35%水泥。4.6.6半填半挖过渡段半填半挖路基在靠山侧根据岩层情况换填1.02.3m。过渡段的设置类似于路堤路堑过渡段,硬质岩半填半挖过渡段采用水泥稳定级配碎石(掺35%水泥)填筑;土质及软质岩路堑连接处过渡段采用台阶方式过渡并回填与路堤相同的填料,压实标准应符合表4.3.3的规定。半填半挖过渡段的设置方式如图4.6.6-1、图4.6.6-2
14、。 图4.6.6-1 土质及软质岩半填半挖路基横断面示意图图4.6.6-2 硬质岩半填半挖路基横断面示意图4.6.7 对于不同形式的过渡段,当纵向设置范围重叠或者相距较近时,应采取适当措施,连通设置,以保证纵向刚度平顺过渡。4.7 路基排水4.7.1 路基排水系统,应根据当地降水量特征、汇水面积、地形和地质条件、地下水状况进行规划和设计。路基排水设备,应与桥涵、隧道、车站等排水设施衔接配合,与水土保持及农田水利的综合利用相结合。4.7.2 路基面应结合无碴轨道结构、电缆槽、接触网支柱、声屏障等具体工程作好防水和横向排水设计。4.7.3 无碴轨道线间排水应根据线路、气候条件及对轨道电路的影响等综
15、合考虑,可采用横向直排、设置集水井等方式。采用集水井排水时,集水井的位置、排水管的大小及埋设深度应根据降水量大小和防冻等要求确定,并应采取可靠的措施防止排水管的堵塞和水渗入基床。4.7.4 植物防护的路堤坡面应设置汇水缘和横向排水槽。4.7.5 边坡采用骨架护坡时,宜采用带截水槽的结构。骨架厚度应大于0.6m,间距不宜大于3.0m,并加深骨架埋设深度。4.8 其 他4.8.1 接触网支柱内边缘距线路中心距离应满足设备安装、调整、运营、维修的需要,一般不应小于3.0m。4.8.2 电力电缆槽的位置应根据线路、桥隧比例及供电要求的需要,可设置于路肩上,也可单独设置于路堤坡脚外或路堑侧沟平台上。当路
16、基与桥(隧)频繁交替时宜设置于路肩上。4.8.3 电缆槽宜设置在接触网支柱外侧。电缆槽的内部净高不大于30cm,通信、信号电缆槽外部宽度不大于70cm。单贯通电力电缆槽设于路肩上时,内部净宽不大于20cm。4.8.4 与桥隧等各类结构物连接处路基上的电缆槽、接触网支柱等应进行过渡衔接设计。二、变形模量Ev2测试原理与操作要点1.变形模量Ev1和Ev2试验的原理 变形模量Ev1和Ev2试验也属于平板载荷试验,在圆形载荷板上分级施加静荷载,测试荷载强度与沉降变形的关系,由此计算地基的变形模量。该试验方法与地基系数K30试验是及其相似的,它们的主要差别在于操作步骤与数据整理和计算方法的不同。 图21
17、 变形模量Ev试验曲线应力沉降量S(mm)变形模量计算的理论基础是弹性半空间体上圆形局部荷载的公式:式中d为载荷板直径。取为0.21,并采用增量形式:式中r为载荷板半径。计算0.3到0.7的割线。为了有效地利用测试记录的数据,减小误差采用对试验数据作二次回归:利用下式计算:如图21,试验经两次加载。Ev1和Ev2分别为第一次加载和第二次加载时计算的情况,单位一般为MPa或MN/m3。在铁路路基填筑施工质量检测中,一般情况下采用直径300mm的载荷板。 AX01测试的Ev2和Ev1及其它们的比值都是由仪器或软件自动计算的。2 测试基本要求2.1 试验适用范围变形模量Ev2试验适用于粒径不大于承载
18、板直径1/4的各类土和土石混合填料。在铁路路基填筑施工质量检测中,采用直径为300mm的承载板。2.2试验条件试验场地及环境条件应符合下列要求:1)对于水分挥发快的中粗砂,表面结硬壳、软化或因其他原因表层扰动的土,变形模量Ev2试验应置于其影响以下进行,下挖深度应不大于承载板直径。2)土体的含水率对其强度测定有较大的影响,因此,试验时土体的含水率变化范围应是在其使用期间所能保持的范围。对于粗、细粒均质土,宜在压实后24h内开始试验。3)测试面应水平无坑洞。对于粗粒土或混合料填层造成表面凹凸不平,承载板下应铺一层厚约23mm的干燥中砂或石膏腻子。4)试验时测试点必须远离震源,以保证测试精度。5)
19、雨天或风力大于6级的天气不得进行试验。2.3 试验仪器变形模量Ev2测试仪器应包括承载板、反力装置、加载装置、荷载量测装置及沉降量测装置。2.3.1承载板承载板为圆形钢板,承载板直径为3000.2mm,厚度为250.2mm。承载板上应带有水准泡。承载板加工表面粗糙度Ra应不大于6.3m。2.3.2反力装置反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10kN以上。加载装置的液压千斤顶应通过高压油软管与手动液压泵连接。千斤顶顶端应设置球铰,并配有可调节丝杆和加长杆件,以便与各种不同高度的反力装置相适应。高压油软管长度应不小于2m,两端应装有自动开闭阀门的快速接头,以防止液压油漏出。 手动液压泵上应装有可调
20、节减压阀,可准确地对承载板进行分级加、卸载。为使力准确传递,千斤顶两边应固定,并确保不倾斜。千斤顶活塞的行程应不小于150mm。在试验过程中,应保证千斤顶高度不超过600mm。图22 杠杆式测量臂1触点 2承载板 3千斤顶 4加长杆件 5反力装置 6沉降量测表 7支撑架 8杠杆支点 9测量臂 10支撑座2.3.3荷载量测装置荷载量测表量程应达到最大试验荷载的1.25倍,最大误差应不大于1%。荷载量测表显示值应能保证承载板荷载有效位至少达到0.001MPa沉降量测装置由测桥和测表组成。测桥的测量臂可采用杠杆式(见图22)或垂直抽拉式(见图23)。测量臂应有足够的刚度。 图23 垂直抽拉式测量臂1
21、触点 2承载板 3千斤顶 4加长杆件 5反力装置6沉降量测表 7支撑架 8垂直支架 9支撑座承载板中心至测桥支撑座的距离必须大于1.25m。杠杆式测量臂杠杆比hP:hM可在1:1至2:1范围内选择,选定后不得改变。为便于统一,可认为垂直抽拉式测量臂杠杆比为1:1 。沉降量测表最大误差应不大于0.04mm,分辨率应达到0.01mm,量程应不小于10mm。2.3.4辅助工具辅助工具应包括:铁锹、钢板尺(长400mm)、毛刷、刮铲、水准仪、铅锤、直尺、干燥中砂、石膏粉、油、遮阳挡风设施等。2.3.5测试仪器标定应符合下列规定:1)传感器、测表应按国家有关规定标定。2)变形模量Ev2测试仪必须每年标定
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